高速公路市政化改造主线拓宽方案研究
　总第３１９期交　通　科　技
ＳｅｒｉａｌＮｏ．３１９
　２
０２３第４期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｎｏ．４Ａｕｇ
．２０２３ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ
．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２３．０４．００４收稿日期：２０２３ ０４ ２３
第一作者：李佳莉（１９９２－）
，女，工程师，硕士。高速公路市政化改造主线拓宽方案研究
李佳莉　周兴宇　王　淼　卜建涛　段鑫鹏
（中国市政工程中南设计研究总院有限公司　武汉　４３００１０
）
摘　要　随着高速公路沿线片区的快速开发，市政道路通行能力日益饱和，早晚高峰交通拥堵频发，文中以市政化互通为目的，进行城区高速公路改扩建需求较大。以南光高速市政化改造工程为实例，
根据交通流量预测分析结果，进行道路通行能力分析，合理确定高速公路横断面拓宽规模，
同时通过优化局部路段平面线位，避让敏感控制点，可大量减少房屋拆迁，降低社会稳定风险，提高市政化改造工程的可实施性。因依托工程控制因素多，改造工况复杂，局部路段采用的主线单侧拓宽方案可供类似项目借鉴。
关键词　高速公路　改造工程　交通流量预测　主线拓宽中图分类号　Ｕ４１２．３７
  随着各大城市的经济飞速发展及产业外溢影
响，
城市各地区间联系更为紧密，城区高速公路已然成为促进沿线经济社会发展、推进沿线土地开发的交通动脉与客运走廊。但随着高速交通走廊功能的逐渐凸显，沿线交通环境与城市发展之间的矛盾也日益严重。
因主体道路及交通设施的高速公路特征，对沿线两侧用地分割严重，
难以满足沿线“快＋慢”交通出行转换需求，降低了沿线区域路网的融合度及对区域经济、产业的辐射带动作用；同时，由于其高速公路设计标准，沿线出入口有限，尤其是互通节点数量少且分布不均匀，与目前沿线交通需求不相匹配，交通绕行不便、高峰期交通拥堵等问题凸显，交通运行效率大幅下降。因此，实施高速公路市政化改扩建，提升道路服务能力和通行效率，加强与周边横向道路的联系，是缓解道路交
通拥堵、
满足沿线经济发展需求的需要［１ ２
］。目前，高速公路扩容方式主要有２种：原路拓
宽扩容；新建复线扩容［３］
。对于现状运行状态较
好，仅高峰期拥堵严重的高速公路，为减少占地及投资，一般优选原路拓宽方案。针对局部房屋密集及用地受限路段，可考虑单侧拓宽方案。下文以南光高速市政化改造工程为例，介绍确定主线拓宽方案的研究过程。
１　项目概况
南光高速公路是深圳市规划“八横十三纵”干线路网体系中的重要一纵（编号Ｓ３３）。现状南光高速建成于２００８年１月，全长３１ｋｍ，集路、桥、隧于一体，桥隧占比３７．１％。道路标准段路基宽度３３．５ｍ，双向六车道＋应急车道，设计速度１００ｋｍ
／ｈ。全线共设８座互通立交节点，出入口较少，
对沿线片区交通服务较弱［４］
。南光高速公路现状示意图见图１。
图１　南光高速公路现状示意图
２０１６年２月南光高速取消收费，
交通需求迅速增长。各路段饱和度明显上升，但总体运行良好，基本处于三级服务水平，局部路段运行压力较大。塘头立交至洲石路段高峰期达到四级服务水
平，饱和度高达０．９４，
经常发生交通拥堵。南光高速公路现状交通饱和度情况见图２。
图２　南光高速公路现状交通饱和度情况
２　交通流量预测分析
随着深圳市社会经济的持续发展，客货交通需求规模总体仍将持上升趋势。南光高速客、货运路段日均车流量见图３。
图３　南光高速客、货运路段日均车流量
如图３所示，未来南光高速市政化改造后，沿线出入口数量增加，进入南光高速的车流大幅度增加，未来年（２０４７年）南光高速日均周转交通量相比２０１８年增加８７．８％；整体客货运比例变化幅度不大，规划年客货占比分别为７５％、２５％，货运比例略有降低（现状７２％、２８％）
。统计南光高速各类交通流量比例见图４
。
图４　南光高速各类交通流量比例示意图
如图４所示，南光高速市政化改造完成后，未来南光高速仍以前海中心、
南山中心与石岩、光明、东莞等区域联系需求为主，占比约为４８％，
相比现状下降１３％；与空港中心、龙华、坂田等片区中长距离集散交通联系占比２３％，相比现状下降１％；
线西丽、石岩、公明、松岗间的中短距离联系服务占比２９％，相比现状提高１４％。２０１８年南光沿线各断面需求为６万～１４万ｐ
ｃｕ／ｄ，平均断面需求１０．６１万ｐｃｕ／ｄ，其中需求最小断面为下村－松岗断面，需求最大断面为塘头－洲石断面。
预测未来年（２０４７年）断面需求为８．８万～１７．１万ｐｃｕ／ｄ，平均断面需求１３．７７万ｐｃｕ／ｄ，其中需求最小断面为西丽－白芒断面，需求最大断面为洲石－外环断面。对高峰时段南光各断面交通需求进行预测，各道路断面流量见图５。
图５　未来年（２０４７年）
南光高速各路段断面流量预测３　道路通行能力分析
参照ＣＪＪ１２９－２００９《
城市快速路设计规程》［５］，计算行车速度１００ｋｍ／ｈ的快速路基本路段服务水平分级标准，以计算犞／犆值作为评价指
标，确定各基本路段的服务水平等级。
单车道服务交通量ＳＦＬ是根据实际的道路和交通条件，在期望的服务水平下每个车道的最大小时交通容量。计算方法如式（１
）。ＳＦＬ＝犮０×犳ＣＷ×犳ＳＷ×犳ＨＶ×（犞／犆）（１）式中：ＳＦＬ为期望服务水平下的通行能力（汽车绝对数），辆／ｈ；犮０为基本通行能力，小客车／ｈ，参考ＣＪＪ３７－２０１２《城市道路设计规范》（２０１６年版），取犮０＝２２００；犳ＣＷ为行车道宽度对通行能力的修正系数。行车道宽３．７５ｍ，犳ＣＷ＝１；犳ＳＷ为左侧路缘带宽度对通行能力的修正系数，其宽度为０．５ｍ时，犳ＳＷ＝０．９７；犳ＨＶ为交通组成对通行能力的修正系数，考虑纵断面线形的影响，犳ＨＶ＝１／［１＋∑Ｄｉ（犈－１）］；犞／犆为设计三级服务水平（饱和度），取０．９１。
根据计算，单车道服务交通量ＳＦＬ取１９００辆／ｈ。
单向车道数犖按式（２
）计算。犖＝ＡＡＤＴ×犓×犇／（ＳＦＬ×ＰＨＦ）（２
）９
１２０２３年第４期
李佳莉等：高速公路市政化改造主线拓宽方案研究
式中：ＡＡＤＴ为年平均日交通量，辆／ｄ
，绝对数；犓为设计小时交通量系数，需结合既有交通大数据观测数据分析，根据分析统计结果，犓＝０．０８；犇为交通量重方向系数，根据交通量观测统计分析，犇＝０．５５；ＰＨＦ为高峰小时系数，ＰＨＦ＝０．９５
。南光高速改造采用城市快速路标准，设计车速１００ｋｍ／ｈ设计。参照ＣＪＪ１２９－２００９《城市快速路设计规程》，按三级服务水平（稳定流状态）设计，饱和度取０．９１。根据各区段高峰小时单向流量，车道规模测算见表１。
表１　南光高速改造车道数分析
区段名称单向高峰流量／（ｐｃｕ·ｈ－１）设计速度１００ｋｍ／ｈ下参数
设计通行能力／［ｐ
ｃｕ·（ｈ·ｌａｎｅ）－１］单向车道规模双向车
道规模西丽－白芒４３５０１８２０２．４
双６白芒－宝石５７１６１８２０３．１双８宝石－塘头６１２９１８２０３．４双８塘头－洲石７０７１１８２０３．９双８洲石－外环７１１６１８２０３．９双８外环－塘明６２８６１８２０３．５双８塘明－下村６２６１１８２０３．４双８下村－松岗
４８０８
１８２０
２．６
双６
  因此，
本次南光高速市政化改造，白芒立交以南段维持现状双向六车道，
白芒立交以北段需拓宽至双向八车道，
才能满足未来交通流量需求
。图６　现状南光高速路基横断面（单位：ｃｍ）
根据ＣＪＪ１２９－２００９《城市快速路设计规程》表５．３．１及ＪＴＧＤ２０－２０１７
《公路路线设计规范》第６．２．１条［６］
，设计速度１００ｋｍ／ｈ，１条小汽车
道宽度应不小于３．５ｍ，１条大货车道宽度应为３．７５ｍ，则单向四车道所需的最小路面宽度为：０．５ｍ路缘带＋２×３．５ｍ小汽车道＋２×３．７５ｍ大货车道＋０．５ｍ路缘带＝１５．５ｍ。南光高速现状单侧机动车道宽度为１５ｍ，则道路两侧各需拓宽０．５ｍ。由于南光高速改造后立交间距较近，转向交通量大，为减少短距离转向交通对主线车流的干扰，因此考虑在立交之间路段设置连续辅助车道。辅助车道宽度采用３．７５ｍ，道路两侧各拓宽４．２５ｍ，标准段路基宽度为４２ｍ。两侧各加宽０．５ｍ、４．２５ｍ横截面图见图７、
图８。图７　两侧各加宽０．５ｍ横断面图（单位：ｍ）
图８　两侧各加宽４．２５ｍ横断面图（单位：ｍ）
４　主线平面线位优化
结合现状南光高速两侧基本农田、建筑物、高边坡等情况，在满足交通功能的前提下，根据实际情况选择主线加宽方式。
１
）在条件允许下，考虑与现状道路横坡一致，优先选用双侧加宽。２）道路加宽受基本农田及周边建筑物影响的路段，南光高速沿线主要分布在宝安区石岩街道料坑新村及光明区公明街道茨田埔村。通过调整道路中线，调整为单侧加宽，其示意见图９。
图９　南光高速两侧现状建筑物密集区情况
宝安料坑新村段单侧拓宽方案。现状南光高
速东侧距离料坑学校建筑物仅１．３ｍ，西侧距离料坑新村居民楼仅１．２ｍ，为避免拆迁料坑学校，道路中心线向左偏移４．２５ｍ，见图１０，充分利用现有道路右幅，道路左幅单侧加宽８．５ｍ，见图１１。利用前后缓和曲线段进行过渡，平面线形指标满足城市快速路要求。
图１０　
宝安料坑新村段中线调整示意图
图１１　路基段单侧拼宽示意图（单位：ｍ）
光明茨田莆村段单侧拓宽方案。现状南光高速东侧距离城中村房屋最近处仅２．３ｍ，南光高速西侧距离现状建筑物较远，加宽空间充裕。如采用主线两侧加宽的方式，
则东侧城中村临街房屋均需拆除，拆迁量约２．４万ｍ
２
；为减少拆迁，道路中心线向西侧偏移４．２５ｍ。充分利用现有道路右幅，桥梁左幅拼宽８．５ｍ。利用前后缓和曲线段进行过渡，采用的平面线形指标满足城市快速路要求。
此段公明高架桥中心线向西侧移动４．２５ｍ，本次设计拟将原中央分隔带两侧边梁各凿除２５ｃｍ翼缘，
增设钢筋后重新浇筑ＵＨＰＣ超高性能混凝土翼缘板。拼宽桥上部结构采用与现状桥梁结构形式相同的装配式预应力混凝土小箱梁或现浇预应力混凝土箱梁，下部结构采用花瓶形盖梁墩，南光公明高架桥单侧拼宽断面图见图１２。根据ＪＴＧ／ＴＬ１１－２０１４《
高速公路改扩建设计细则》［７］第４．５条及第９章规定，
高速公路改扩建前需对现状桥涵的使用状态、缺陷状况、变形变位等进行充分调查与检测，评估桥梁主要部件技术状
况，以作为桥梁拼宽设计依据。
图１２　南光公明高架桥单侧拼宽断面图
现状南光高速高架桥距离地铁六号线左侧桥墩净距约８．４ｍ，右侧净距约８．８ｍ，两侧距离基本一致，
因此，下穿地铁六号线处南光改造中线应尽量与现状中线重合，其中线调整示意见图１３。经拟合调整后，此次南光高速桥梁左幅拼宽４．４ｍ，右幅拼宽４．２ｍ，桥梁拼宽后与六号线桥墩水平净距大于３ｍ，竖向净空均大于５ｍ，满足施工空间及建筑界限要求
。
图１３　光明次田莆村段中线调整示意图
南光高速平面局部线位调整后，全线共设置１７处平曲线，曲线比例６５．８％；
最小曲线半径５６０ｍ，最小平曲线长度６１３ｍ，最小缓和曲线长度１５０ｍ。纵断面与现状保持一致，最大纵坡３．０％，最小纵坡０．３％；路线全长３１ｋｍ，
桥隧占比３７．１％，各项主要技术指标均满足１００ｋｍ／ｈ城市快速路的要求，南光高速改造前后运行速度对比见图１４。
图１４　南光高速改造前后运行速度对比图
５　交通仿真评估
经交通仿真模拟，南光高速市政化改造后，随着立交节点数量的增加和功能完善，转向车辆数增加，平均使用距离减小，沿线服务功能增强。未
来年（２０４７年）进入南光快速路系统的车辆增加约５１．３％，平均使用南光快速路的距离为１３．６ｋｍ，相比改造前降低了１２．５％。南光高速改造前后运行饱和度对比图见图１５。
图１５　南光高速改造前后运行饱和度对比图
改造后南光高速主线整体压力缓解，运行水平与现状基本相当。未来年（２０４７年）南光高速主线交通流状态基本处于稳定流状态，高峰期主要方向服务水平基本为三级，局部路段运行压力较大，整体交通运行情况良好。
６　结语
为缓解城区高速公路的交通压力，提升对沿线片区的服务功能，城区高速公路市政化互通改造需要日益增大。本文以南光高速市政化改造工程为实例，对其主线拓宽方案进行研究，取得以下结论。
１）根据交通流量预测分析结果，进行道路通行能力分析，预测未来年主线所需车道数，按规范选取相应时速的车道宽度，确定高速公路改造横断面拓宽规模。
２）结合项目周边征地拆迁、环境敏感点等限制条件，在双侧拓宽受限情况下，通过优化局部路段平面线位，采用单侧拓宽方案，可大大降低征地拆迁量及社会稳定风险，提高工程的可实施性。可供类似项目参考。
参考文献
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犆犪狊犲犛狋狌犱狔狅狀犕犪犻狀犚狅狌狋犲犠犻犱犲狀犻狀犵犛犮犺犲犿犲犳狅狉犎犻犵犺狑犪狔
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犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｐａｓｓｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇｆｕｌｌｙｏｃｃｕｐｉｅｄｉｎｔｈｅｕｒｂａｎｒｏａｄｓｄｕｅｔｏｆａｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｔｂ
ｏｔｈｓｉｄｅｓｏｆｔｈｅｈｉｇｈｗａｙｓ，ｔｒａｆｆｉｃｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎｉｓｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄｄｕｒｉｎｇｃｏｍｍｕｔｅｐｅｒｉｏｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｍｕｎｉｃｉｐａｌｉｚａｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｄｅｍａｎｄｆｏｒｈｉｇｈｗａｙｕｐｇｒａｄｉｎｇｉｎｕｒｂａｎｄｉｓｔｒｉｃｔｉｓｓｏａｒｉｎｇ．ＴａｋｉｎｇＮａｎｇｕａｎｇｈｉｇｈｗａｙｍｕｎｉｃｉｐａｌｉｚａｔｉｏｎａｌｕｐｇｒａｄｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔａｓｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｐａｓｓｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏｕｔｅｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｔｈｅｓｕｉｔａｂｌｅｗｉｄｅ ｎｉｎｇｓｃｈｅｍｅｆｏｒｔｈｅｈｉｇｈｗａｙｓｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｂｙｆｕｒｔｈｅｒｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅａｌｉｇｎｍｅｎｔｄｅｓｉｇｎｏｆｃｅｒｔａｉｎｌｏｃａｌｒｏｕｔｅ，ｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｓｐｏｔｓａｒｅａｖｏｉｄｅｄ，ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｈｏｕｓｅｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎｉｓｌａｒｇｅｌｙｒｅｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｉｓｋｏｆｃａｕｓｉｎｇｓｏｃｉａｌｕｎｒｅｓｔｉｓａｌｌｅｖｉａｔｅｄ，ｔｈｕｓｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｗｉｄｅｎｉｎｇｓｃｈｅｍｅｆｏｒｈｉｇｈｗａｙｍｕｎｉｃｉｐａｌｉｚａｔｉｏｎａｌｕｐｇｒａｄｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｓｅ ｌｅｃｔｅｄｐｒｏｊｅｃｔｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｍｕｌｔｉｐｌｅｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｈｅｕｎｉｄ
ｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｗｉｄｅｎｉｎｇｓｃｈｅｍｅｆｏｒｃｅｒｔａｉｎｒｏｕｔｅｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｃｔｓ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｈｉｇｈｗａｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｕｐｇｒａｄｉｎｇｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ；ｍａｉｎｒｏｕｔｅｗｉｄｅ ｎｉｎｇ

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